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レーザー溶接複合プロセスの現象論的評価へ向けた数値シミュレーション

Numerical simulation for phenomenological evaluation of laser welding processes

山下 晋   ; 山田 知典; 功刀 資彰*; 村松 壽晴

Yamashita, Susumu; Yamada, Tomonori; Kunugi, Tomoaki*; Muramatsu, Toshiharu

原子炉伝熱管内におけるレーザー溶接補修の現象論的把握と溶接に伴う残留応力の制御を目的として、幾つかの先進的な数値計算手法を用いてレーザー溶融・凝固シミュレーションコードを構築し、レーザー溶融・凝固シミュレーションを行った。その結果、溶接ビードや溶融池界面上の放射状の流れ場等の低出力レーザー特有の現象を再現することができた。また、残留応力評価へ向けて、レーザー照射時の母材内部の応力分布を評価するために、SPLICEコードと親和性の良い固体・流体連成解析モデルの選定及び実装を行い、新たに溶融・凝固現象を再現するための相変化モデル(温度回復法)を連成解析モデルに適用しその有効性を評価した。

Toward the phenomenological understanding of laser welding repair processes for various reactor components by numerical simulation, we constructed laser welding simulation code which can treat combined physical phenomena including interfaces, a phase change and stress evaluation in solid materials using several advanced numerical models. In the calculations of low-power density laser welding, we obtained particular results in the welding, e.g., thermal-shaped molten pool, a welding bead and a stress distribution around the molten pool. Therefore, our numerical code will be appropriate tool for elucidating laser welding phenomena in the near future.

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